Uma teoria quântica proposta pela primeira vez quase 90 anos atrás foi confirmada, potencialmente galvanizando novas abordagens em áreas tão diversas, de biossensão médica ao armazenamento de energia solar.
Os pesquisadores da Universidade de Sydney, David McKenzie e Enyi Guo, reportam na revista Proceedings of the Royal Society que eles demonstraram com sucesso o tunelamento quântico na água – um fenômeno predito pelo físico teórico britânico Ronald Gurney em 1931.
O tunelamento quântico é um dos produtos mais estranhos da mecânica quântica e depende da dualidade onda-partícula de partículas subatômicas.
A teoria descreve como em certas circunstâncias uma partícula irá derrotar as restrições da física clássica quando confrontada com uma barreira. As equações clássicas mostrarão que a partícula não tem energia suficiente para superar fisicamente o obstáculo, mas a dualidade onda-partícula permite um túnel através dela.
A capacidade das partículas para o túnel agora está bem estabelecida. É fundamental para a fusão nuclear, e é a base do microscópio de tunelamento de varredura (STM). No entanto, apesar das previsões, até agora nunca tinha sido observado na água.
Para explorar a teoria de Gurney, McKenzie e Guo colocaram eletrodos de ouro em água pura e executaram uma corrente de baixa tensão entre eles.
Eles então se concentraram em medir a contribuição para a corrente constante decorrente de dois processos: a neutralização de íons absorvidos na superfície dos eletrodos e o tunelamento de elétrons entre eletrodos e íons ainda em solução.
Eles determinaram que os elétrons que passavam por túnel para e de íons próximos aos eletrodos representavam a maior parte da corrente. Eles também descobriram que os cálculos de Gurney eram um pouco mais marcantes quando os valores reais se tornaram conhecidos, mas confirmou que os refinamentos posteriores feitos pelo químico nascido no Canadá e o prêmio Nobel Rudolph Marcus estavam no dinheiro.
Para os físicos não-teóricos, a descoberta pode parecer bastante reconciliável, mas McKenzie observa que as descobertas de Guo e suas descobertas têm ramificações significativas para algumas indústrias muito grandes.
“Isso estabelece a base para métodos novos e rápidos para detectar impurezas biomédicas na água, com implicações potencialmente importantes para técnicas de biossensão”, diz ele.
“Uma melhor compreensão da eletrólise é cada vez mais importante para aplicações em energias alternativas no que às vezes é chamado de “economia de hidrogênio”. [Cosmos Magazine]
